MÉTODO DE CÁLCULO ASISTIDO POR ORDENADOR DE LAS FUERZAS AERODINÁMICAS EN UNA AERONAVE OPTIMIZADO EN COSTES METHOD OF CALCULATION ASSISTED BY COMPUTER OF AERODYNAMIC FORCES IN A COST OPTIMIZED AIRCRAFT
CAMPO DE LA INVENCIÓNFIELD OF THE INVENTION
La presente invención se refiere a métodos de ayuda para el diseño de aeronaves haciendo cálculos optimizados en costes de las fuerzas aerodinámicas experimentadas por Ia aeronave entera o por un componente de Ia aeronave.The present invention relates to methods of assistance for the design of aircraft by making optimized calculations of the aerodynamic forces experienced by the entire aircraft or by a component of the aircraft.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
Una situación habitual en aplicaciones prácticas industriales relacionadas con el desarrollo de productos es Ia necesidad de llevar a cabo análisis rápidos en un espacio de parámetros de estado. En el caso específico de Ia industria aeronáutica, el cálculo de las fuerzas aerodinámicas experimentadas por una aeronave es un elemento importante de cara a un diseño óptimo de sus componentes estructurales de manera que el peso de Ia estructura sea el mínimo posible, siendo capaz al mismo de tiempo de resistir las fuerzas aerodinámicas esperadas.A common situation in industrial practical applications related to product development is the need to carry out rapid analyzes in a state parameter space. In the specific case of the aeronautical industry, the calculation of the aerodynamic forces experienced by an aircraft is an important element for the optimal design of its structural components so that the weight of the structure is the minimum possible, being able to the same of time to resist the expected aerodynamic forces.
Gracias al incremento del uso de Ia Simulación de Fluidos en Ordenador Ia determinación de las fuerzas aerodinámicas en una aeronave se hace habitualmente hoy en día resolviendo numéricamente las ecuaciones promediadas de Reynolds de Navier-Stokes (ecuaciones RANS en adelante) que modelizan el movimiento del flujo alrededor de Ia aeronave, usando modelos de elementos finitos discretos o de volúmenes finitos. Con Ia demanda de exactitud requerida en Ia industria aeronáutica, cada uno de esos cálculos requiere importantes recursos computacionales.Thanks to the increase in the use of Computer Fluid Simulation, the determination of aerodynamic forces in an aircraft is usually done today by numerically solving the average Reynolds equations of Navier-Stokes (RANS equations onwards) that model the movement of the flow around the aircraft, using discrete finite element models or finite volume models. With the demand for accuracy required in the aeronautical industry, each of these calculations requires significant computational resources.
Las fuerzas aerodinámicas de dimensionamiento no son conocidas a priori y como Ia magnitud global de las fuerzas puede depender de muchos parámetros de vuelo diferentes como ángulo de ataque, ángulo de
deslizamiento, número Mach, ángulo de deflexión de Ia superficie de control, ha sido necesario llevar a cabo largos y costosos cálculos para calcular apropiadamente las fuerzas aerodinámicas máximas experimentadas por los diferentes componentes de una aeronave o por Ia aeronave entera. De cara a reducir el número global de estos largos cálculos se han desarrollado en el pasado técnicas de modelizaciones matemáticas aproximadas para obtener un Modelo de Orden Reducido (ROM) tales como Ia Descomposición en Valores Singulares (SVD) como un medio para llevar a cabo interpolaciones inteligentes, o Ia más exacta Descomposición Ortogonal de Ia Covarianza (POD en adelante) que tiene en cuenta Ia física del problema mediante el uso de una proyección de Galerkin de las ecuaciones de Navier- Sto kes.The aerodynamic sizing forces are not known a priori and how the overall magnitude of the forces can depend on many different flight parameters such as angle of attack, angle of sliding, Mach number, deflection angle of the control surface, it has been necessary to carry out long and expensive calculations to properly calculate the maximum aerodynamic forces experienced by the different components of an aircraft or by the entire aircraft. In order to reduce the global number of these long calculations, approximate mathematical modeling techniques have been developed in the past to obtain a Reduced Order Model (ROM) such as the Decomposition in Singular Values (SVD) as a means to carry out interpolations intelligent, or the most exact Orthogonal Decomposition of Covariance (POD onwards) that takes into account the physics of the problem by using a Galerkin projection of the Navier-Sto kes equations.
La idea de estas técnicas es definir Ia nueva solución analítica como una combinación de Ia información obtenida anteriormente. POD define varios modos que incluyen Ia solución obtenida por Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) y usa seguidamente esos modos para reproducir soluciones no obtenidas mediante CFD. La aplicación de estas técnicas puede requerir muchos cálculos CFD Io que supone un gran coste computacional.The idea of these techniques is to define the new analytical solution as a combination of the information obtained previously. POD defines several modes that include the solution obtained by Computational Fluid Dynamics (CFD) and then uses those modes to reproduce solutions not obtained by CFD. The application of these techniques may require many CFD calculations, which entails a large computational cost.
La presente invención está orientada a Ia solución de este inconveniente.The present invention is oriented to the solution of this drawback.
SUMARIO DE LA INVENCIÓNSUMMARY OF THE INVENTION
Es un objeto de Ia presente invención proporcionar métodos para hacer cálculos analíticos de las fuerzas aerodinámicas experimentadas por una aeronave entera o por un componente de Ia aeronave, siendo dichas fuerzas dependientes de un número significativo de parámetros, minimizando el coste computacional.It is an object of the present invention to provide methods for making analytical calculations of the aerodynamic forces experienced by an entire aircraft or by a component of the aircraft, said forces being dependent on a significant number of parameters, minimizing the computational cost.
Es otro objeto de Ia presente invención proporcionar métodos para hacer cálculos analíticos de las fuerzas aerodinámicas experimentadas por una aeronave entera o por un componente de Ia aeronave, siendo dichas fuerzas
dependientes de un número significativo de parámetros, minimizando el número de cálculos CFD.It is another object of the present invention to provide methods for making analytical calculations of the aerodynamic forces experienced by an entire aircraft or by a component of the aircraft, said forces being dependent on a significant number of parameters, minimizing the number of CFD calculations.
Esos y otros objetos se consiguen mediante un método asistido por ordenador apropiado para servir de ayuda en el diseño de una aeronave proporcionando los valores de una o más variables dimensionales, tales comoThese and other objects are achieved by an appropriate computer-assisted method to assist in the design of an aircraft by providing the values of one or more dimensional variables, such as
Ia distribución de presión en Ia superficie de un ala, para Ia aeronave entera o para un componente de Ia aeronave, siendo dichas una o más variables dimensionales dependientes de un conjunto predefinido de parámetros, tal como un conjunto que incluya el ángulo de ataque y el número Mach, que comprende los siguientes pasos:The pressure distribution on the surface of a wing, for the entire aircraft or for a component of the aircraft, said one or more dimensional variables being dependent on a predefined set of parameters, such as a set that includes the angle of attack and Mach number, which includes the following steps:
- Definir una malla en el espacio paramétrico estableciendo distancias predeterminadas entre sus valores.- Define a mesh in the parametric space by establishing predetermined distances between their values.
- Obtener un modelo apropiado para calcular dichas una o más variables dimensionales para cualquier punto del espacio paramétrico a través de un proceso iterativo respecto un grupo reducido de puntos, de numero creciente de miembros en cada iteración, comprendiendo los siguientes sub-pasos:- Obtain an appropriate model to calculate said one or more dimensional variables for any point of the parametric space through an iterative process with respect to a small group of points, of increasing number of members in each iteration, comprising the following sub-steps:
• Calcular los valores de dicha una o más variables dimensionales para un grupo inicial de puntos usando un modelo CFD.• Calculate the values of said one or more dimensional variables for an initial group of points using a CFD model.
• Obtener un modelo ROM a partir de dichos cálculos CFD y calcular los valores de dichas una o más variables dimensionales para dicho grupo inicial de puntos usando el modelo ROM inicial.• Obtain a ROM model from said CFD calculations and calculate the values of said one or more dimensional variables for said initial group of points using the initial ROM model.
• Seleccionar el punto-e del grupo con Ia máxima desviación ε entre los resultados proporcionados por los modelos CFD y ROM y terminar el proceso iterativo si ε es menor que un valor predefinido ε0.• Select the e-point of the group with the maximum deviation ε between the results provided by the CFD and ROM models and finish the iterative process if ε is less than a predefined value ε 0 .
• Seleccionar como nuevos puntos en el espacio paramétrico a ser añadidos al grupo de puntos aquellos puntos colocados a una distancia predeterminada de dicho punto-e en Ia malla del espacio paramétrico.
- A -• Select as new points in the parametric space to be added to the group of points those points placed at a predetermined distance from said e-point in the mesh of the parametric space. - TO -
• Calcular los valores de dichas una o más variables dimensionales para los nuevos puntos usando los modelos CFD y ROM y repetir el proceso desde el tercer sub-paso.• Calculate the values of said one or more dimensional variables for the new points using the CFD and ROM models and repeat the process from the third sub-step.
En particular, dichas una o más variables dimensionales incluyen una o más de las siguientes: fuerzas aerodinámicas, los valores en Ia piel y Ia distribución de valores alrededor de Ia aeronave entera o de un componente deIn particular, said one or more dimensional variables include one or more of the following: aerodynamic forces, the values in the skin and the distribution of values around the entire aircraft or a component of
Ia aeronave; dicho conjunto de parámetros incluye uno o más de los siguientes: ángulo de ataque y número Mach; y dicho componente de Ia aeronave es uno de los siguientes: un ala, un estabilizador horizontal de cola, un estabilizador vertical de cola.The aircraft; said set of parameters includes one or more of the following: angle of attack and Mach number; and said aircraft component is one of the following: a wing, a horizontal tail stabilizer, a vertical tail stabilizer.
En una realización preferente, dicha aeronave entera o componente de aeronave está dividida en bloques y dichos modelos CFD y ROM se aplican bloque a bloque. Se obtiene con ello un método muy exacto para proporcionar los valores de una o más variables dimensionales de una aeronave entera o de un componente de Ia aeronave.In a preferred embodiment, said entire aircraft or aircraft component is divided into blocks and said CFD and ROM models are applied block by block. With this, a very exact method is obtained to provide the values of one or more dimensional variables of an entire aircraft or of a component of the aircraft.
En otra realización preferente dicho modelo ROM es un modelo POD. Se usa CFD para calcular Ia distribución de presión en un conjunto de puntos en el espacio paramétrico, apropiadamente seleccionados, que se usan para obtener valores aproximados, vía POD e interpolación ad-hoc, de las variables dimensionales en cualquier otro punto del espacio paramétrico. Adicionalmente, el método minimiza el número requerido de cálculos CFD (para minimizar el coste computacional, que depende básicamente de ese número) para un determinado nivel de error. Esto se hace usando POD e interpolación con los puntos calculados previamente. Se seleccionan nuevos puntos iterativamente bien uno a uno ó en grupos. Se obtiene con ello un método para proporcionar los valores de una o más variables dimensionales de una aeronave entera o de un componente de Ia aeronave, dependientes de un conjunto predefinido de parámetros, optimizando los costes computacionales.In another preferred embodiment said ROM model is a POD model. CFD is used to calculate the distribution of pressure at a set of points in the parametric space, appropriately selected, which are used to obtain approximate values, via POD and ad-hoc interpolation, of the dimensional variables at any other point in the parametric space. Additionally, the method minimizes the required number of CFD calculations (to minimize the computational cost, which basically depends on that number) for a given level of error. This is done using POD and interpolation with previously calculated points. New points are selected iteratively either one by one or in groups. A method is thus obtained to provide the values of one or more dimensional variables of an entire aircraft or of a component of the aircraft, dependent on a predefined set of parameters, optimizing computational costs.
Otras características y ventajas de Ia presente invención se harán evidentes de Ia siguiente descripción detallada de las realizaciones, ilustrativas de su objeto, junto con las figuras adjuntas.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASOther features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the embodiments, illustrative of its object, together with the attached figures. DESCRIPTION OF THE FIGURES
La Figura 1 muestra vistas del lado de succión, el lado de presión, el borde de ataque y Ia punta de un ala de una aeronave dividida en bloques.Figure 1 shows views of the suction side, the pressure side, the leading edge and the tip of a wing of an aircraft divided into blocks.
La Figura 2 muestra una representación gráfica de una sub-malla local de Ia malla del espacio paramétrico para seleccionar nuevos puntos para añadir al grupo de puntos que se usa para obtener el modelo POD de acuerdo con esta invención.Figure 2 shows a graphical representation of a local sub-mesh of the mesh of the parametric space to select new points to add to the group of points that is used to obtain the POD model according to this invention.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓNDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Describiremos ahora un método según Ia presente invención para obtener un modelo POD que permite calcular Ia distribución de presión estacionaria sobre Ia superficie del ala de una aeronave, siendo dicha distribución de presión dependiente de dos parámetros libres: ángulo de ataque (α) y número Mach (M). Pasos iniciales:We will now describe a method according to the present invention to obtain a POD model that allows to calculate the distribution of stationary pressure on the surface of the wing of an aircraft, said pressure distribution being dependent on two free parameters: angle of attack (α) and Mach number (M). Initial Steps:
Paso 1 : División del ala en varios bloques de acuerdo con Ia geometría del objeto. Las herramientas CFD dividen habitualmente el dominio computacional 3D en bloques como se ilustra en Ia Figura 1 que muestra el ala dividida en 16 bloques principales. Esta es una parte conveniente, pero no esencial del método, que puede ser aplicado utilizando un solo bloque.Step 1: Division of the wing into several blocks according to the geometry of the object. CFD tools usually divide the 3D computational domain into blocks as illustrated in Figure 1, which shows the wing divided into 16 main blocks. This is a convenient, but not essential part of the method, which can be applied using a single block.
Paso 2: Se lleva a cabo una definición de Ia malla del espacio paramétrico estableciendo un valor inicial de Ia mínima distancia para cada parámetro en el espacio paramétrico di, I = 1 , ..., parámetro# en base a una primera conjetura de Ia mínima distancia entre puntos en el espacio paramétrico y que puede necesitar cierta calibración en pasos subsiguientes. Esa distancia será reducida, si es necesario, por el método durante Ia iteración. En ese caso se define una malla equiespaciada en el espacio paramétrico basada en esas
distancias. Esa malla evolucionará durante el proceso y puede llegar ser no equiespaciada.Step 2: A definition of the mesh of the parametric space is carried out by establishing an initial value of the minimum distance for each parameter in the parametric space di, I = 1, ..., parameter # based on a first conjecture of the Ia minimum distance between points in the parametric space and that may need some calibration in subsequent steps. That distance will be reduced, if necessary, by the method during the iteration. In that case an equiespaced mesh is defined in the parametric space based on those distances That mesh will evolve during the process and may become unquiespaced.
Por ejemplo, si los parámetros considerados son ángulo de ataque (α), en el rango -3o a +3°, y número Mach (M), en el rango 0.40 a 0.80, se puede definir Ia malla del espacio paramétrico estableciendo las distancias dα=0,5 y dM=0,05.For example, if the parameters considered are angle of attack (α), in the range -3 or + 3 °, and Mach number (M), in the range 0.40 to 0.80, the mesh of the parametric space can be defined by establishing the distances d α = 0.5 and d M = 0.05.
Paso 3: Iniciación del proceso para un grupo inicial de puntos en el espacio paramétrico seleccionados por el usuario tal como el siguiente:Step 3: Initiation of the process for an initial group of points in the parametric space selected by the user such as the following:
GrupoGroup
Inicial Mach AlfaInitial Mach Alfa
P1 0.400 -3.00P1 0.400 -3.00
P2 0.600 -3.00P2 0.600 -3.00
P3 0.800 -3.00P3 0.800 -3.00
P4 0.400 0.00P4 0.400 0.00
P5 0.600 0.00P5 0.600 0.00
P6 0.800 0.00P6 0.800 0.00
P7 0.400 3.00P7 0.400 3.00
P8 0.600 3.00P8 0.600 3.00
P9 0.800 3.00P9 0.800 3.00
Introducción de un nuevo grupo de puntosIntroduction of a new group of points
Paso 4: Aplicación bloque por bloque de POD al grupo inicial de puntos. Se obtiene un conjunto de modos dependiente del bloque para cada bloque:
Step 4: Application block by block of POD to the initial group of points. A block-dependent set of modes is obtained for each block:
P donde P es Ia distribución de presión, X1 son las coordenadas espaciales, oc es el ángulo de ataque, M es el número Mach, Ap son las amplitudes de los modos, y las columnas de Ia matriz φ^ son los modos POD. Cada modo tiene un valor singular asociado que resulta de Ia aplicación de POD. Paso 5: Clasificación de modos:
S La primera clasificación que se hace (en cada bloque) en dos partes es Ia siguiente: (a) aquellos modos que dan un RMSE menor que un valor preestablecido E1 (dependiente de ε0 después de alguna calibración) se desprecian; (b) los n-i modos que se retienen se llaman modos principales.P where P is the pressure distribution, X 1 is the spatial coordinates, oc is the angle of attack, M is the Mach number, A p are the amplitudes of the modes, and the columns of the matrix φ ^ are the POD modes . Each mode has an associated singular value that results from the application of POD. Step 5: Classification of modes: S The first classification that is made (in each block) in two parts is the following: (a) those modes that give an RMSE less than a preset value E 1 (dependent on ε 0 after some calibration) are neglected; (b) the nor modes that are retained are called principal modes.
/ A su vez, los modos principales se clasifican en estos dos grupos: n modos primarios y nx -n modos secundarios, obteniéndose n después de alguna calibración, tal como/ In turn, the main modes are classified into these two groups: n primary modes and n x -n secondary modes, obtaining n after some calibration, such as
4 n = -nγ .4 n = -n γ .
El error cuadrático medio (RMSE), se define como:The mean square error (RMSE) is defined as:
donde Np es el número total de puntos de Ia malla que define el ala, y erro^ es Ia diferencia entre Ia presión de Ia aproximación y Ia presión de Ia solución CFD en el punto / de Ia malla. Paso 6: Reconstrucción POD de Ia distribución de presión para cada uno de los ya calculados grupos de puntos usando los (n ) modos primarios en cada bloque. Después, se lleva a cabo una aproximación adicional para cada punto usando los puntos vecinos vía mínimos cuadrados. where N p is the total number of points of the mesh that defines the wing, and er ^ is the difference between the pressure of the approach and the pressure of the CFD solution at the point / of the mesh. Step 6: POD reconstruction of the pressure distribution for each of the already calculated groups of points using the primary (n) modes in each block. Then, an additional approximation is carried out for each point using the neighboring points via least squares.
Paso 7: Comparación entre los perfiles de presión resultantes del cálculo CFD y de Ia aproximación POD+interpolación y estimación del RMSE en cada bloque en cada uno de puntos ya calculados.Step 7: Comparison between the pressure profiles resulting from the CFD calculation and the POD + interpolation and estimation of the RMSE in each block at each of the points already calculated.
El RMSE para el grupo inicial de nueve puntos mencionado más arriba es el siguiente:The RMSE for the initial nine point group mentioned above is as follows:
RMSERMSE
P1 0.0371P1 0.0371
P2 0.0298P2 0.0298
P3 0.0887
P4 0.0273P3 0.0887 P4 0.0273
P5 0.0190P5 0.0190
P6 0.0756P6 0.0756
P7 0.0605P7 0.0605
P8 0.0930P8 0.0930
P9 0.1758P9 0.1758
Paso 8: Selección del punto con el mayor RMSE. Como se muestra en Ia tabla de arriba en Ia primera iteración ese punto es P9.Step 8: Select the point with the highest RMSE. As shown in the table above in the first iteration that point is P9.
Paso 9: Definición, como se ilustra en Ia Figura 2, de una sub-malla local de Ia malla del espacio paramétrico completo en Ia zona cercana al punto 21 de máximo error. Esa sub-malla local tiene tres niveles a las distancias d¡ (primer nivel), 2 - d¡ (segundo nivel) y 4 - d¡ (tercer nivel).Step 9: Definition, as illustrated in Figure 2, of a local sub-mesh of the entire parametric space mesh in the area near point 21 of maximum error. This local sub-mesh has three levels at distances d ¡ (first level), 2 - d ¡ (second level) and 4 - d ¡ (third level).
Paso 10: Selección del nivel en el que se introducirá el nuevo punto. Si hay algún punto entre dos niveles (ver más abajo) se considera que pertenecen al nivel inferior.Step 10: Selection of the level at which the new point will be introduced. If there is any point between two levels (see below) it is considered that they belong to the lower level.
• Si no hay ningún punto presente en Ia sub-malla completa, se introduce el nuevo punto en el tercer nivel.• If there is no point present in the entire sub-mesh, the new point is introduced in the third level.
• Si solo hay puntos en el tercer nivel, entonces el nuevo punto se introduce en el segundo nivel. • Si no hay puntos en el primer nivel y solo hay un punto en el segundo nivel, el nuevo punto se introduce en el segundo nivel.• If there are only points in the third level, then the new point is introduced in the second level. • If there are no points in the first level and there is only one point in the second level, the new point is introduced in the second level.
• Si no hay puntos en el primer nivel y hay al menos dos puntos en el segundo nivel, el nuevo punto se introduce en el primer nivel.• If there are no points in the first level and there are at least two points in the second level, the new point is introduced in the first level.
• Si hay al menos un punto en el primer nivel, entonces el nuevo punto se introduce en el primer nivel con una excepción que implica Ia introducción de un sub-nivel en Ia malla local. Esto ocurre cuando (a) al menos hay cinco puntos en el primer nivel, y (b) al menos cuatro de esos puntos muestran el mayor RMSE entre todos los puntos en los tres niveles. En este caso, las distancias en Ia sub-malla local se dividen por dos y se repite el paso 9 otra vez con Ia nueva sub-malla
resultante. Hay que advertir que este paso implica que cada punto tendrá generalmente un conjunto de mínimas distancias d¡ diferente.• If there is at least one point in the first level, then the new point is introduced in the first level with an exception that implies the introduction of a sub-level in the local mesh. This occurs when (a) there are at least five points in the first level, and (b) at least four of those points show the highest RMSE among all points in the three levels. In this case, the distances in the local sub-mesh are divided by two and step 9 is repeated again with the new sub-mesh resulting. It should be noted that this step means that each point will generally have a set of minimum distances d different.
En el ejemplo que estamos considerando, se introduce el nuevo punto P10 en el tercer nivel porque ninguno de los puntos de grupo inicial está presente en Ia sub-malla local en el entorno de P9.In the example we are considering, the new point P10 is introduced in the third level because none of the initial group points is present in the local sub-mesh in the environment of P9.
Paso 11 : Una vez que se ha elegido el nivel objetivo, se selecciona el punto de mayor recubrimiento de espacio como sigue. Se calcula Ia mínima distancia, D, de cada posible candidato a los restantes puntos del grupo ya seleccionados. Se selecciona el candidato con el mayor valor de D. D es Ia distancia en el espacio paramétrico. In este ejemplo Ia distancia entre dos puntos del espacio paramétrico (etiquetados 1 y 2) se define como sigue:
Step 11: Once the target level has been chosen, the point of greatest space covering is selected as follows. The minimum distance, D, of each possible candidate to the remaining points of the group already selected is calculated. The candidate with the highest value of D is selected. D is the distance in the parametric space. In this example, the distance between two points of the parametric space (labeled 1 and 2) is defined as follows:
donde OC19 = — y M19 = — son las distancias en los parámetros ocwhere OC 19 = - and M 19 = - are the distances in the oc parameters
12 Aa u AM y M , y Δα y AM los rangos totales correspondientes de esos parámetros. En el ejemplo que estamos considerando Ia distancia entre puntos del tercer nivel y el punto más cercano perteneciente al grupo se muestra en Ia siguiente tabla. 12 Aa or AM and M, and Δα and AM the corresponding total ranges of those parameters. In the example we are considering the distance between points of the third level and the closest point belonging to the group is shown in the following table.
Puntos de tercer Punto más cercano nivel del grupo DistanciaThird point closest point group level Distance
Mach Alfa Mach AlfaMach Alfa Mach Alfa
0.650 3.00 0.600 3.00 0.12500.650 3.00 0.600 3.00 0.1250
0.650 2.50 0.600 3.00 0.15020.650 2.50 0.600 3.00 0.1502
0.650 2.00 0.600 3.00 0.20830.650 2.00 0.600 3.00 0.2083
0.650 1.50 0.600 0.0 0.27950.650 1.50 0.600 0.0 0.2795
0.700 1.50 0.600 0.0 0.35360.700 1.50 0.600 0.0 0.3536
0.750 1.50 0.800 0.0 0.27950.750 1.50 0.800 0.0 0.2795
0.800 1.50 0.800 0.0 0.2500 Por tanto, el nuevo punto que se introduce es P10: Mach = 0,700, Alfa = 1 ,50.0.800 1.50 0.800 0.0 0.2500 Therefore, the new point that is introduced is P10: Mach = 0.700, Alpha = 1.50.
Paso 12: Si se introduce más de un punto en cada iteración, entonces se repite el proceso desde el paso 8 excluyendo los puntos ya seleccionados. Actualización del conjunto de modos:
Una vez que el nuevo punto (o grupo de puntos) ha sido calculado se actualiza el conjunto de modos para cada bloque.Step 12: If more than one point is entered in each iteration, then the process is repeated from step 8 excluding the points already selected. Mode set update: Once the new point (or group of points) has been calculated, the set of modes for each block is updated.
Paso 13: Aplicación de POD al grupo de puntos, ignorando aquellos modos que tienen un RMSE menor que E1. Paso 14: Cálculo de algunos pseudo-puntos, definidos bloque a bloque, que forman dos grupos:Step 13: Application of POD to the group of points, ignoring those modes that have an RMSE less than E 1 . Step 14: Calculation of some pseudo-points, defined block by block, that form two groups:
• Los nx modos principales de cada bloque multiplicados por sus respectivos valores singulares.• The n x main modes of each block multiplied by their respective singular values.
• Los modos POD obtenidos mediante Ia aplicación de POD a los nuevos puntos resultantes de Ia última iteración, multiplicados por sus respectivos valores singulares.• The POD modes obtained by applying POD to the new points resulting from the last iteration, multiplied by their respective singular values.
Los pasos 13 y 14 pueden ser refundidos en un solo paso. En este caso, los pseudo-puntos se definen añadiendo conjuntamente los modos principales de los puntos ya calculados, multiplicados por sus respectivos valores singulares, y los nuevos puntos. La división en los pasos 13 y 14 mencionados se hace para filtrar errores numéricos del proceso Io que es una ventaja bien conocida del método POD.Steps 13 and 14 can be recast in one step. In this case, the pseudo-points are defined by adding together the main modes of the points already calculated, multiplied by their respective singular values, and the new points. The division in the mentioned steps 13 and 14 is done to filter numerical errors of the process which is a well known advantage of the POD method.
Paso 15: Aplicación de POD al conjunto de todos los pseudo-puntos, bloque por bloque. Paso 16: Repetición del proceso desde el paso 5.Step 15: POD application to the set of all pseudo-points, block by block. Step 16: Repeat the process from step 5.
Para ilustrar este proceso iterativo sigue una breve descripción de Ia segunda iteración en el ejemplo que estamos considerando:To illustrate this iterative process, a brief description of the second iteration follows in the example we are considering:
El RMSE para el grupo de 10 puntos en Ia segunda iteración es el siguiente:The RMSE for the group of 10 points in the second iteration is as follows:
RMSERMSE
P1 0.0313P1 0.0313
P2 0.0242P2 0.0242
P3 0.0723P3 0.0723
P4 0.0275P4 0.0275
P5 0.0167P5 0.0167
P6 0.0569P6 0.0569
P7 0.0853P7 0.0853
P8 0.0458P8 0.0458
P9 0.1421
P10 0.0260P9 0.1421 P10 0.0260
El punto con el máximo error sigue siendo P9 y el nuevo punto P11 se introduce en el segundo nivel porque no hay ningún punto del grupo en los niveles 1 y 2 y hay un punto en el nivel 3 (P10 introducido en Ia primera iteración). La distancia entre los puntos de segundo nivel y el punto más cercano perteneciente al grupo se muestra en Ia siguiente tabla:The point with the maximum error is still P9 and the new point P11 is introduced in the second level because there is no point in the group at levels 1 and 2 and there is a point at level 3 (P10 introduced in the first iteration). The distance between the second level points and the nearest point belonging to the group is shown in the following table:
Puntos de segundo Punto más cercano nivel del grupo DistanciaSecond points Nearest point group level Distance
Mach Alfa Mach AlfaMach Alfa Mach Alfa
0.700 3.00 0.800 3.00 0.25000.700 3.00 0.800 3.00 0.2500
0.700 2.50 0.700 1.50 0.16670.700 2.50 0.700 1.50 0.1667
0.700 2.00 0.700 1.50 0.08330.700 2.00 0.700 1.50 0.0833
0.750 2.00 0.700 1.50 0.15020.750 2.00 0.700 1.50 0.1502
0.750 2.00 0.800 3.00 0.16620.750 2.00 0.800 3.00 0.1662
Por tanto el nuevo punto que se introduce es P11 : Mach = 0,700, Alfa = 2,50. Criterio de parada:Therefore the new point that is introduced is P11: Mach = 0.700, Alpha = 2.50. Stop Criteria:
Paso 17: El proceso se da por terminado cuando el RMSE, calculado en el Paso 7 usando POD e interpolación lineal y de mínimos cuadrados es menor, en ambos casos que ε0.Step 17: The process is terminated when the RMSE, calculated in Step 7 using POD and linear and least squares interpolation is less, in both cases than ε 0 .
ResultadosResults
En Ia ejecución del método en el ejemplo que estamos considerando el grupo inicial de puntos fue, como ya se ha dicho, el siguiente:In the execution of the method in the example we are considering the initial set of points was, as already said, the following:
Mach AlfaMach Alfa
P1 0.400 -3.00P1 0.400 -3.00
P2 0.600 -3.00P2 0.600 -3.00
P3 0.800 -3.00P3 0.800 -3.00
P4 0.400 0.00P4 0.400 0.00
P5 0.600 0.00P5 0.600 0.00
P6 0.800 0.00P6 0.800 0.00
P7 0.400 3.00
P8 0.600 3.00 P9 0.800 3.00P7 0.400 3.00 P8 0.600 3.00 P9 0.800 3.00
A Io largo del proceso iterativo se añadieron los siguientes puntos al grupo:Throughout the iterative process the following points were added to the group:
P10 0.700 1.50P10 0.700 1.50
P11 0.700 2.50P11 0.700 2.50
P12 0.800 2.00P12 0.800 2.00
P13 0.500 1.50P13 0.500 1.50
P14 0.750 2.50P14 0.750 2.50
P15 0.400 2.00P15 0.400 2.00
P16 0.700 -1.00P16 0.700 -1.00
P17 0.750 1.50P17 0.750 1.50
P18 0.750 3.00P18 0.750 3.00
P19 0.800 -1.50P19 0.800 -1.50
P20 0.500 2.50P20 0.500 2.50
P21 0.800 2.50P21 0.800 2.50
P22 0.800 1.50P22 0.800 1.50
P23 0.700 0.50P23 0.700 0.50
P24 0.750 1.00P24 0.750 1.00
P25 0.700 3.00P25 0.700 3.00
P26 0.750 2.00P26 0.750 2.00
P27 0.450 2.50P27 0.450 2.50
P28 0.800 1.00P28 0.800 1.00
P29 0.450 3.00P29 0.450 3.00
P30 0.750 -0.50P30 0.750 -0.50
Se puede hacer una evaluación del modelo obtenido según el método de esta invención comparando los resultados obtenidos en 16 puntos muestra utilizando dicho modelo en varias iteraciones y utilizando el modelo CFD que se muestran en Ia siguiente tabla:An evaluation of the model obtained according to the method of this invention can be made by comparing the results obtained in 16 points using said model in several iterations and using the CFD model shown in the following table:
Coeficiente de Resultados del Modelo de Ia Invención sustentación PFDResults Coefficient of the Model of the Invention PFD support
Puntos .« . 10 15 20 25 30 .« . Mach Alfa Muestra Puntos Puntos Puntos Puntos PuntosPoints . « . 10 15 20 25 30. « . Mach Alfa Shows Points Points Points Points Points
Tp1 0.800 2.25 0.1965 0.1922 0.1966 0.1965 0.1971 0.1966Tp1 0.800 2.25 0.1965 0.1922 0.1966 0.1965 0.1971 0.1966
Tp2 0.800 1.25 0.1045 0.1061 0.1082 0.1075 0.1054 0.1058Tp2 0.800 1.25 0.1045 0.1061 0.1082 0.1075 0.1054 0.1058
Tp3 0.800 -1.25 -0.1077 -0.1089 -0.1085 -0.1073 -0.1082 -0.1088Tp3 0.800 -1.25 -0.1077 -0.1089 -0.1085 -0.1073 -0.1082 -0.1088
Tp4 0.800 -2.25 -0.1920 -0.1871 -0.1925 -0.1927 -0.1928 -0.1936
Tp5 0.775 2.25 0.1895 0.1899 0.1899 0.1903 0.1910 0.1900Tp4 0.800 -2.25 -0.1920 -0.1871 -0.1925 -0.1927 -0.1928 -0.1936 Tp5 0.775 2.25 0.1895 0.1899 0.1899 0.1903 0.1910 0.1900
Tp6 0.775 1.25 0.1012 0.1036 0.1051 0.1031 0.1023 0.1018Tp6 0.775 1.25 0.1012 0.1036 0.1051 0.1031 0.1023 0.1018
Tp7 0.775 -1.25 -0.1048 -0.1018 -0.1121 -0.1057 -0.1066 -0.1068Tp7 0.775 -1.25 -0.1048 -0.1018 -0.1121 -0.1057 -0.1066 -0.1068
Tp8 0.775 -2.25 -0.1867 -0.1853 -0.1884 -0.1908 -0.1912 -0.1916Tp8 0.775 -2.25 -0.1867 -0.1853 -0.1884 -0.1908 -0.1912 -0.1916
Tp9 0.725 2.25 0.1773 0.1849 0.1778 0.1788 0.1777 0.1774Tp9 0.725 2.25 0.1773 0.1849 0.1778 0.1788 0.1777 0.1774
Tp10 0.725 1.25 0.0966 0.0971 0.0980 0.0965 0.0970 0.0970Tp10 0.725 1.25 0.0966 0.0971 0.0980 0.0965 0.0970 0.0970
Tp11 0.725 -1.25 -0.1002 -0.0962 -0.1078 -0.1022 -0.1029 -0.1022Tp11 0.725 -1.25 -0.1002 -0.0962 -0.1078 -0.1022 -0.1029 -0.1022
Tp12 0.725 -2.25 -0.1785 -0.1812 -0.1816 -0.1829 -0.1867 -0.1864Tp12 0.725 -2.25 -0.1785 -0.1812 -0.1816 -0.1829 -0.1867 -0.1864
Tp13 0.525 2.25 0.1577 0.1565 0.1267 0.1563 0.1561 0.1585Tp13 0.525 2.25 0.1577 0.1565 0.1267 0.1563 0.1561 0.1585
Tp14 0.525 1.25 0.0868 0.0722 0.0845 0.0847 0.0873 0.0854Tp14 0.525 1.25 0.0868 0.0722 0.0845 0.0847 0.0873 0.0854
Tp15 0.525 -1.25 -0.0897 -0.0749 -0.0960 -0.0786 -0.0964 -0.1084TP15 0.525 -1.25 -0.0897 -0.0749 -0.0960 -0.0786 -0.0964 -0.1084
Tp16 0.525 -2.25 -0.1600 -0.1580 -0.1598 -0.1196 -0.1199 -0.1197TP16 0.525 -2.25 -0.1600 -0.1580 -0.1598 -0.1196 -0.1199 -0.1197
Coeficiente Momento X Resultados del Modelo de Ia InvenciónMoment X Coefficient Results of the Model of the Invention
Puntos CFDCFD points
Mach Alfa 10 15 20 25 30 Muestra Puntos Puntos Puntos Puntos PuntosMach Alfa 10 15 20 25 30 Sample Points Points Points Points Points
Tp1 0.800 2.25 +0.2062 0.1979 0.2054 0.2054 0.2068 0.2061Tp1 0.800 2.25 +0.2062 0.1979 0.2054 0.2054 0.2068 0.2061
Tp2 0.800 1.25 +0.1109 0.1124 0.1181 0.1174 0.1128 0.1127Tp2 0.800 1.25 +0.1109 0.1124 0.1181 0.1174 0.1128 0.1127
Tp3 0.800 -1.25 -0.1018 -0.1023 -0.1024 -0.1010 -0.1016 -0.1022Tp3 0.800 -1.25 -0.1018 -0.1023 -0.1024 -0.1010 -0.1016 -0.1022
Tp4 0.800 -2.25 -0.1866 -0.1810 -0.1867 -0.1866 -0.1866 -0.1870Tp4 0.800 -2.25 -0.1866 -0.1810 -0.1867 -0.1866 -0.1866 -0.1870
Tp5 0.775 2.25 +0.1991 0.1957 0.1984 0.1992 0.2010 0.1995Tp5 0.775 2.25 +0.1991 0.1957 0.1984 0.1992 0.2010 0.1995
Tp6 0.775 1.25 +0.1078 0.1102 0.1140 0.1117 0.1090 0.1085Tp6 0.775 1.25 +0.1078 0.1102 0.1140 0.1117 0.1090 0.1085
Tp7 0.775 -1.25 -0.0987 -0.0953 -0.1067 -0.0993 -0.0999 -0.1000Tp7 0.775 -1.25 -0.0987 -0.0953 -0.1067 -0.0993 -0.0999 -0.1000
Tp8 0.775 -2.25 -0.1812 -0.1790 -0.1824 -0.1846 -0.1848 -0.1850Tp8 0.775 -2.25 -0.1812 -0.1790 -0.1824 -0.1846 -0.1848 -0.1850
Tp9 0.725 2.25 +0.1849 0.1910 0.1858 0.1875 0.1853 0.1849Tp9 0.725 2.25 +0.1849 0.1910 0.1858 0.1875 0.1853 0.1849
Tp10 0.725 1.25 +0.1036 0.1041 0.1060 0.1029 0.1036 0.1037Tp10 0.725 1.25 +0.1036 0.1041 0.1060 0.1029 0.1036 0.1037
Tp11 0.725 -1.25 -0.0939 -0.0894 -0.1018 -0.0955 -0.0959 -0.0954Tp11 0.725 -1.25 -0.0939 -0.0894 -0.1018 -0.0955 -0.0959 -0.0954
Tp12 0.725 -2.25 -0.1728 -0.1746 -0.1749 -0.1760 -0.1798 -0.1796Tp12 0.725 -2.25 -0.1728 -0.1746 -0.1749 -0.1760 -0.1798 -0.1796
Tp13 0.525 2.25 +0.1654 0.1644 0.1279 0.1637 0.1637 0.1658Tp13 0.525 2.25 +0.1654 0.1644 0.1279 0.1637 0.1637 0.1658
Tp14 0.525 1.25 +0.0943 0.0809 0.0926 0.0928 0.0953 0.0933Tp14 0.525 1.25 +0.0943 0.0809 0.0926 0.0928 0.0953 0.0933
Tp15 0.525 -1.25 -0.0827 -0.0668 -0.0879 -0.0704 -0.0879 -0.1001TP15 0.525 -1.25 -0.0827 -0.0668 -0.0879 -0.0704 -0.0879 -0.1001
Tp16 0.525 -2.25 -0.1534 -0.1499 -0.1514 -0.1100 -0.1100 -0.1096Tp16 0.525 -2.25 -0.1534 -0.1499 -0.1514 -0.1100 -0.1100 -0.1096
Coeficiente Momento Y Resultados del Modelo de Ia InvenciónCoefficient Moment and Results of the Model of the Invention
Puntos CFDCFD points
Mach Alfa 10 15 20 25 30 Muestra Puntos Puntos Puntos Puntos PuntosMach Alfa 10 15 20 25 30 Sample Points Points Points Points Points
Tp1 0.800 2.25 -0.1068 -0.1044 -0.1076 -0.1074 -0.1081 -0.1076Tp1 0.800 2.25 -0.1068 -0.1044 -0.1076 -0.1074 -0.1081 -0.1076
Tp2 0.800 1.25 -0.0345 -0.0377 -0.0392 -0.0387 -0.0361 -0.0363Tp2 0.800 1.25 -0.0345 -0.0377 -0.0392 -0.0387 -0.0361 -0.0363
Tp3 0.800 -1.25 +0.1270 0.1278 0.1279 0.1266 0.1273 0.1278Tp3 0.800 -1.25 +0.1270 0.1278 0.1279 0.1266 0.1273 0.1278
Tp4 0.800 -2.25 +0.1914 0.1877 0.1921 0.1921 0.1923 0.1928
Tp5 0.775 2.25 -0.1036 -0.1036 -0.1038 -0.1044 -0.1054 -0.1043Tp4 0.800 -2.25 +0.1914 0.1877 0.1921 0.1921 0.1923 0.1928 Tp5 0.775 2.25 -0.1036 -0.1036 -0.1038 -0.1044 -0.1054 -0.1043
Tp6 0.775 1.25 -0.0340 -0.0374 -0.0384 -0.0367 -0.0351 -0.0347Tp6 0.775 1.25 -0.0340 -0.0374 -0.0384 -0.0367 -0.0351 -0.0347
Tp7 0.775 -1.25 +0.1232 0.1215 0.1295 0.1241 0.1247 0.1248Tp7 0.775 -1.25 +0.1232 0.1215 0.1295 0.1241 0.1247 0.1248
Tp8 0.775 -2.25 +0.1858 0.1853 0.1878 0.1892 0.1896 0.1898Tp8 0.775 -2.25 +0.1858 0.1853 0.1878 0.1892 0.1896 0.1898
Tp9 0.725 2.25 -0.0960 -0.1017 -0.0970 -0.0982 -0.0967 -0.0965Tp9 0.725 2.25 -0.0960 -0.1017 -0.0970 -0.0982 -0.0967 -0.0965
Tp10 0.725 1.25 -0.0335 -0.0344 -0.0356 -0.0337 -0.0338 -0.0338Tp10 0.725 1.25 -0.0335 -0.0344 -0.0356 -0.0337 -0.0338 -0.0338
Tp11 0.725 -1.25 +0.1171 0.1151 0.1241 0.1188 0.1193 0.1188Tp11 0.725 -1.25 +0.1171 0.1151 0.1241 0.1188 0.1193 0.1188
Tp12 0.725 -2.25 +0.1770 0.1800 0.1805 0.1807 0.1833 0.1831Tp12 0.725 -2.25 +0.1770 0.1800 0.1805 0.1807 0.1833 0.1831
Tp13 0.525 2.25 -0.0868 -0.0877 -0.0618 -0.0849 -0.0847 -0.0867TP13 0.525 2.25 -0.0868 -0.0877 -0.0618 -0.0849 -0.0847 -0.0867
Tp14 0.525 1.25 -0.0321 -0.0233 -0.0302 -0.0302 -0.0321 -0.0307TP14 0.525 1.25 -0.0321 -0.0233 -0.0302 -0.0302 -0.0321 -0.0307
Tp15 0.525 -1.25 +0.1029 0.0911 0.1067 0.0924 0.1078 0.1172Tp15 0.525 -1.25 +0.1029 0.0911 0.1067 0.0924 0.1078 0.1172
Tp16 0.525 -2.25 +0.1564 0.1542 0.1548 0.1219 0.1221 0.1218Tp16 0.525 -2.25 +0.1564 0.1542 0.1548 0.1219 0.1221 0.1218
Se pueden introducir en Ia realización preferida que hemos descrito aquellas modificaciones que estén comprendidas en el ámbito de las reivindicaciones siguientes.
The modifications that fall within the scope of the following claims can be introduced in the preferred embodiment that we have described.